Procesul de fabricare a bateriilor de putere: Tehnologia de sudare cu laser explicată

Pe fundalul dezvoltării rapide a industriei vehiculelor cu energie nouă, calitatea producției bateriilor de putere, ca componentă de bază a vehiculului, afectează în mod direct siguranța vehiculului, durata de viață și densitatea energiei. Sistemele de baterii de alimentare constau de obicei din celule, module de baterii și pachete de baterii (PACHETURI). Structura lor internă implică numeroase conexiuni de materiale metalice, inclusiv urechi de electrozi, piese de conectare conductoare, carcase baterie și structuri de încapsulare. Printre aceste legături critice de conectare, sudarea cu laser, cu densitatea sa ridicată de energie, procesarea fără-contact și adaptabilitatea ridicată la automatizare, a devenit treptat unul dintre procesele importante în fabricarea bateriilor de putere. În special în structurile de carcasă din aliaj de aluminiu, cum ar fi carcasa din aluminiu a bateriei sau carcasele pentru celule prismatice, sudarea cu laser poate realiza conexiuni etanșe de înaltă-precizie, oferind un mediu de încapsulare stabil și fiabil pentru interiorul bateriei.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Procesul de fabricație al bateriilor de alimentare include de obicei mai multe etape, cum ar fi producția de celule, asamblarea-la mijlocul etapei și integrarea PACK-back-end. În aceste etape, sudarea cu laser este utilizată pe scară largă în procese cheie, cum ar fi sudarea cu tablă, sudarea prin puncte cu electrozi, sudarea pre-celule, sudarea de etanșare a carcasei și a capacului superior și etanșarea orificiilor de injecție de lichid. Între timp, în faza de asamblare a modulului din aval și a PACK-ului, procese precum sudarea pieselor de conectare, sudarea supapelor-protejate la explozie și sudarea terminalelor bateriei trebuie, de asemenea, finalizate. Aceste structuri sunt adesea integrate direct în componente structurale, cum ar fi carcasele bateriilor prismatice din aliaj de aluminiu sau carcasele din aluminiu pentru celulele bateriilor cu ioni de litiu. Prin urmare, calitatea sudurii joacă un rol decisiv în performanța de etanșare a bateriei, rezistența structurală și stabilitatea termică.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

În structura celulei, sudarea de etanșare între carcasa bateriei și placa de acoperire este una dintre cele mai critice etape de fabricație. Carcasele bateriilor de putere sunt de obicei realizate din aliaj de aluminiu din seria 3003, cu o grosime controlată în general între 0,6 și 0,8 mm. Sudurile de-calitate înaltă între carcasă și placa de acoperire pot fi realizate prin sudare cu laser cu impulsuri de-putere redusă, formând astfel un spațiu stabil și etanș. Pentru celulele prismatice, această structură este reprezentată de obicei ca o carcasă din aluminiu cu celulă prismatică sau o carcasă din aluminiu pentru o baterie prismatică cu litiu-ion. În producția efectivă, defectele de sudare includ în principal penetrarea incompletă, porozitatea și prăbușirea sudurii. Aceste defecte afectează direct performanța de etanșare și rezistența la presiune a carcasei bateriei, afectând astfel durata de viață a bateriei și performanța de siguranță. Sudarea terminalelor bateriei este o structură de conexiune crucială pentru conducția curentului în bateriile de putere. Terminalele sunt, în general, împărțite în electrozi pozitivi și negativi, electrodul pozitiv fiind de obicei realizat din aluminiu și electrodul negativ din cupru.

 

Mai multe celule pot fi conectate în serie sau paralel folosind conectori de sudură pentru a forma un modul complet de baterie. Terminalele sunt de obicei integrate cu capacul bateriei și instalate în structura superioară a carcasei din aluminiu a celulei cu litiu sau a carcasei din aluminiu a bateriei cu litiu. În sudarea propriu-zisă, sudarea terminalelor este predispusă la defecte precum porii, în principal din cauza diametrului mic al zonei de sudare și a tendinței de a rămâne impurități precum uleiul de ștanțare sau agenții de curățare. Sub iradierea laser cu densitate mare-energie-, aceste impurități se vaporizează rapid pentru a forma bule, care scapă și creează goluri de sudură. Prin urmare, curățarea pre-sudării și optimizarea curbei de putere laser sunt deosebit de importante.

 

Sudarea cu supape{0}}antiexplozive este o componentă importantă a structurii de siguranță a bateriilor de putere. Supapele antiexplozive-de obicei sunt instalate pe capacul bateriei, iar funcția lor este de a rupe în mod activ și de a elibera presiunea atunci când presiunea internă a bateriei crește anormal, prevenind astfel accidentele de explozie a bateriei. Supapele antiexplozive sunt de obicei construite din două straturi de foi de aluminiu sudate împreună cu laser, cu presiunea de detonare controlată de obicei între 0,4 și 0,7 MPa. Această structură este adesea integrată în ambalajul carcaselor de baterii din aluminiu pentru vehicule New Energy sau pachetelor de baterii cu carcase din aluminiu, necesitând astfel un control extrem de strict asupra etanșării sudurii și a aportului de căldură. Energia de sudare excesivă sau insuficientă poate duce la presiuni instabile de declanșare în supapa-de explozie, afectând performanța generală de siguranță a bateriei.

 

În timpul fabricării modulului bateriei, sudarea adaptorului este un proces crucial care conectează celula bateriei la placa de acoperire. Adaptorul nu numai că are nevoie de o conductivitate bună, dar trebuie și să reziste la sarcini de curent semnificative și solicitări mecanice. În modelele practice, adaptorul este în mod obișnuit sudat la o carcasă de baterie din aluminiu cu ambalaj adânc sau la o carcasă de aluminiu de pachet, formând o conexiune stabilă cu urechile celulei. Deoarece cuprul are o absorbție redusă a laserului și o reflectivitate ridicată, este necesară o densitate de energie mai mare în timpul sudării cu metale diferite ale cuprului-aluminiu pentru a asigura penetrarea sudurii și rezistența lipirii. În același timp, este necesar un control strict al stropilor pentru a preveni intrarea particulelor în celula bateriei și a provoca scurtcircuite.

 

În sistemele de baterii de putere, calitatea sudării modulelor de baterie afectează în mod direct uniformitatea curentă și performanța de gestionare termică a întregului sistem. Un modul de baterie constă din mai multe celule conectate în serie și în paralel și necesită, de asemenea, un sistem de management al bateriei (BMS) pentru monitorizare și protecție. În această structură complexă, sudarea pieselor de conectare necesită, de obicei, echipamente laser de mare-putere pentru a realiza sudarea stabilă a materialelor groase de cupru sau aluminiu. De exemplu, în sistemele de stocare a energiei la scară mare-sau pachetele de vehicule noi cu energie, structura de conectare este de obicei instalată în cadrul structural al unei carcase de aluminiu pentru celulele cu fosfat de fier litiu sau a unei carcase de aluminiu pentru o baterie prismatică cu ioni de litiu pentru a asigura rezistența structurală și fiabilitatea electrică a modulului.

 

Deși sudarea cu laser are avantaje semnificative în fabricarea bateriilor de putere, mai multe provocări tehnice rămân în sudarea materialelor din aliaje de aluminiu. În primul rând, este problema porozității. Datorită solubilității ridicate a hidrogenului în bazinul de aliaj de aluminiu topit, porii de hidrogen se formează cu ușurință în timpul solidificării rapide. În plus, prăbușirea orificiilor în timpul sudării cu laser poate crea și defecte de porozitate. În al doilea rând, există problema fisurii la cald. Deoarece aliajele de aluminiu sunt aliaje eutectice tipice, fisurile de lichefiere a granulelor sunt predispuse să apară în timpul răcirii sudurii, reducând astfel rezistența îmbinării de sudură. Aceste probleme sunt deosebit de frecvente la sudarea componentelor structurale critice, cum ar fi carcasele din aluminiu pentru celulele bateriei cu litiu-ion sau carcasele bateriilor prismatice din aliaj de aluminiu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un alt defect comun este stropirea de sudură, cunoscută și sub denumirea de „stropire”. Acest fenomen este de obicei cauzat de contaminarea suprafeței materialelor, densitatea excesivă a energiei laserului sau stabilitatea insuficientă a fasciculului laser. Când există pori sau proeminențe pe suprafața materialului în zona de sudură, laserul cu energie înaltă-poate provoca rapid evaporare localizată, rezultând stropi de metal. Pentru modulele de baterie instalate în carcase din aluminiu cu celule prismatice sau structuri de carcasă din aluminiu a bateriei, stropii care pătrund în celulă pot duce la defectarea izolației sau riscuri de scurtcircuit. Prin urmare, în producția reală, problemele de stropire trebuie reduse prin optimizarea parametrilor laserului, îmbunătățirea curățeniei materialului și controlul adecvat al dimensiunii spotului.

 

Procesele de sudare diferă, de asemenea, în diferite structuri ale bateriei. De exemplu, în procesul de sudare cu filet al bateriilor de pungă, este nevoie de unelte speciale pentru a apăsa strâns urechile pentru a asigura un spațiu de sudură stabil, obținând astfel o traiectorie de sudare în formă de S-sau spirală. Pentru bateriile cilindrice, sudarea este concentrată în principal în zona de conectare a electrodului pozitiv, deoarece învelișul electrodului negativ este mai subțire și predispus la ardere-. Bateriile prismatice folosesc în primul rând o metodă de sudare cu încapsulare a carcasei-și-capsulării, de obicei împărțită în structuri-sudate superioare și sudate-laterale. Metodele-sudate laterale reduc riscul pătrunderii stropilor în celulă, dar necesită standarde mai ridicate de curățenie a materialului și stabilitate a echipamentului. Metodele de sudare de top-sudate sunt mai potrivite pentru producția de masă, dar necesită tehnici de prelucrare a carcasei mai precise. Aceste structuri de sudură sunt utilizate în mod obișnuit în structurile carcasei bateriilor, cum ar fi carcasele din aluminiu pentru bateriile prismatice cu litiu-ion sau carcasele din aluminiu pentru baterii pentru vehicule cu energie nouă.

 

În general, odată cu dezvoltarea de noi vehicule energetice și a industriilor de stocare a energiei, producția de baterii de putere evoluează către o precizie mai mare, automatizare și inteligență. Tehnologia de sudare cu laser, cu avantajele sale de înaltă eficiență, impact redus la căldură și aplicabilitate la structuri complexe, a devenit un proces de producție cheie în producția de baterii de putere. De la ambalarea celulelor până la asamblarea modulelor și integrarea sistemului PACK, tehnologia de sudare cu laser parcurge întregul proces de fabricație și formează un grad ridicat de sinergie cu componentele structurale cheie, cum ar fi celulele cu litiu, carcasele din aluminiu și pachetele de baterii cu carcase din aluminiu.

 

 

În procesul de fabricare a bateriilor de putere, carcasele bateriilor de-înaltă calitate nu numai că au nevoie de proprietăți excelente ale materialelor, dar trebuie și să se poată adapta la procesele de sudare de precizie. Compania noastră este specializată în cercetarea, dezvoltarea și producția de componente structurale pentru baterii de energie nouă, oferind o varietate de soluții de carcasă de baterii de înaltă-precizie, inclusiv carcasă de baterie din aluminiu ambutisat adânc, carcasă pentru celule prismatice și carcasă din aluminiu pentru celulele bateriei cu litiu-ion. Aceste componente sunt realizate dintr-un aliaj de aluminiu de înaltă-rezistență și fabricate prin procese de ștanțare de precizie și ambutisare adâncă, îndeplinind cerințele stricte ale bateriilor de putere în ceea ce privește etanșarea, rezistența structurală și sudabilitatea.

 

Produsele noastre sunt utilizate pe scară largă în sistemele de baterii de alimentare pentru vehicule cu energie noi, sisteme de baterii de stocare a energiei și module de-baterie de înaltă performanță, oferind clienților carcasă fiabilă din aluminiu șiPachet Carcasa din aluminiusoluții pentru a ajuta la îmbunătățirea siguranței și a eficienței de producție a sistemelor de baterii.